DE2906970C2 - Device for determining the vertical direction of a system - Google Patents
Device for determining the vertical direction of a systemInfo
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Description
Vorteilhafterweise besteht die Transformationseinrichtung aus einer Rechnereinheit die aus den gemessenen drei Winkelgeschwindigkeiten das Differential des Roll- und Nickwinkels des Trägers berechnet, und aus Integratoren, die die von der Rechnereinhet berechneten Differentiale integriert, und denen zusätzlich ein Informationssignal über die ursprüngliche Vertikalrichiung des Trägers zugeführt wird. Damit kann mit einfachsten elektronischen Mitteln die erfindungsgemäQe Vorrichtung verwirklicht werden. Weiter vorteilhaft besteht die Vorrichtung zum anfänglichen Bestimmen der Vertikalrichtung aus zwei Pendeln zum Messen des Rollwinkels bzw. des Nickwinkels, die Signale ausgeben, die mit den Eingangssignal für die Integratoren verknüpft werden.The transformation device advantageously consists of a computer unit that consists of the measured three angular velocities the differential of the roll and pitch angles of the carrier is calculated, and from Integrators who computed the data from the computer unit Integrated differentials, and additionally an information signal is fed over the original vertical direction of the carrier. This can be done with the simplest electronic means the device according to the invention can be realized. There is also advantageous the device for initially determining the vertical direction from two pendulums for measuring the Roll angle or pitch angle, which output signals that are linked to the input signal for the integrators will.
Außer der einfachen Ausgestaltung weist die Erfindung den weiteren Vorteil auf, daß in der Regel die Wendekreisel als Signalgeber für andere Teile des Systems verwendet werden können, bei denen Informationen bezüglich der Vertikalrichtung des Systems benötigt werden.In addition to the simple configuration, the invention has the further advantage that, as a rule, the Rate gyro can be used as a signal generator for other parts of the system, where information with respect to the vertical direction of the system.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further features and advantages emerge from the subclaims.
Im folgenden werden anhand der Zeichnungen vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung genauer beschrieben. Es zeigt:In the following, advantageous embodiments of the invention are described in more detail with reference to the drawings. It shows:
F i g. 1 eine schematische Darstellung des Prinzips, wie eine Waffe stabilisiert werden kann;F i g. 1 a schematic representation of the principle, how a weapon can be stabilized;
F i g. 2 eine schematische Darstellung des Prinzips, wie die Vertikalrichtung mit der beschriebenen Vorrichtung bestimmt werden kann;F i g. 2 shows a schematic representation of the principle, like the vertical direction with the device described can be determined;
F i g. 3 die mit Einrichtungen vervollständigte Vorrichtung zum anfänglichen Bestimmen der Vertikalrichtung; F i g. Figure 3 shows the device completed with facilities for initially determining the vertical direction;
F i g. 4 den Aufbau der Recheneinrichtung undF i g. 4 the structure of the computing device and
F i g. 5 eine weitere Ausführungsform, bei der die zwei Kreiselsensoren mit der Visiereinrichtung in Verbindung stehen, anstatt mit dem Waffenlauf.F i g. 5 shows a further embodiment in which the two gyro sensors are connected to the sighting device stand instead of the gun barrel.
Um eine Waffe auf ein Ziel zu richten, ist sie üblicherweise so gelagert, daß sie im Winkel zum Transportträger bzw. Fahrzeug bewegbar ist. Die Waffe ist dann so angeordnet, daß sie mit Hilfe von Servomotoren um zwei Achsen schwenkbar ist. Der Waffenlauf kann beispielsweise so gelagert sein, daß er in einem Panzerturm in Höhenrichtung schwenkbar ist, während der Panzerturm wiederum bezüglich eines Fahrgestells in Seitenbzw. Querrichtung schwenkbar ist.To aim a weapon at a target, it is usually mounted so that it is at an angle to the transport carrier or vehicle is movable. The weapon is then arranged so that it can be operated with the help of servo motors is pivotable on two axes. The gun barrel can, for example, be stored in such a way that it is in an armored turret is pivotable in the vertical direction, while the armored turret in turn with respect to a chassis in Seitenbzw. Is pivotable transverse direction.
F i g. 1 zeigt schematisch, wie ein derartiges herkömmliches System zur Steuerung einer Waffe in vertikaler und horizontaler Richtung aufgebaut werden kann. Das Schwenken der Waffe in horizontaler Richtung wird durch einen Servomotor 1 durchgeführt, der mit einem Zahnring oder dgl. auf dem Panzerturm in Eingriff kommt, während die Elevationsbewegung der Waffe mit Hilfe eines Servomotors 2 durchgeführt wird, der im Panzerturm angeordnet ist und der mit einem Zahnradbogen oder dgl. des Höhensystems in Eingriff kommt. Zur Messung der Drehbewegungen der Waffe sind darüber hinaus Kreiselsensoren 3 und 4, beispielsweise Wendekreisel angeordnet. Der Sensor 3 gibt ein elektrisches Ausgangssignal ab, das proportional zur Drehgeschwindigkeit in Seitenrichtung bezüglich des Bodens ist, d. h. zur Drehgeschwindigkeit des Panzerturms um die Transversalachse, während der Sensor 4 ein Ausgangssignal abgibt, das proportional zur Drehgeschwindigkeit in Höhenrichtung ist, d. h. zur Drehgeschwindigkeit des Waffenlaufs um die Elevationsachse, ebenfalls bezüglich des Bodens.F i g. 1 shows schematically how such a conventional one System for controlling a weapon in the vertical and horizontal direction can be built can. The pivoting of the weapon in the horizontal direction is carried out by a servomotor 1, the Engages with a toothed ring or the like on the armored turret, while the elevation movement of the Weapon is carried out with the help of a servo motor 2, which is arranged in the armored turret and with a Gear arch or the like. Of the height system comes into engagement. For measuring the rotational movements of the weapon gyro sensors 3 and 4, for example rate gyros, are also arranged. The sensor 3 inputs electrical output signal proportional to the speed of rotation in the lateral direction with respect to the Soil is, d. H. for the rotation speed of the armored turret around the transverse axis, while the sensor 4 provides an output signal proportional to the speed of rotation in the altitude direction, d. H. to the rotation speed of the gun barrel around the elevation axis, also with respect to the ground.
Die von den beiden Kreiselsensoren 3 und 4 abgegebenen Signale stellen die tatsächlichen Winkelgeschwindigkeiten des Systems dar und steuern die Servomotoren 1 und 2 so, daß die Drehgeschwindigkeit der Waffe sehr nahe bei Null liegt, d. h. die Waffe stabilisiert ist Die beiden tatsächlichen Geschwindigkeiten werden dann Vergleichern 5 bzw. 6 zugeführt in denen sie mit den Nenngeschwindigkeiten in Seitenrichtung bzw. Elevation verglichen werden, die von einem äußeren Steu-The output from the two gyro sensors 3 and 4 Signals represent the actual angular speeds of the system and control the servomotors 1 and 2 so that the rotational speed of the weapon is very close to zero, i.e. H. the weapon is stabilized The two actual speeds are then fed to comparators 5 and 6, respectively, in which they are used the nominal speeds in the lateral direction or elevation are compared, which are controlled by an external
ersystem erhalten werden. Die von den Vergleichern 5 und 6 abgegebenen Differenzsignale werden über Verstärker 7 bzw. 8 den Servomotoren 1 bzw. 2 zugeführt, die zusätzlich zur Signalverstärkung in der Regel auch geeignete dynamische Filter, Integratoren usw. aufwei-er system. The differential signals emitted by the comparators 5 and 6 are transmitted via amplifiers 7 and 8 are fed to the servomotors 1 and 2, which in addition to signal amplification usually also have suitable dynamic filters, integrators, etc.
sen, wenn die Nenngeschwindigkeiten vom Außensystem gleich Null sind, so kommen die Drehbewegungen
der Waffe bezüglich des Bodens in die Nähe von NuIlJe nach der Qualität des Motorsystems.
Ein herkömmliches System weist üblicherweise auch ein Feuerleitsystem auf, das mindestens ein Zielteleskops
und einen Rechner einschließt Die Konstruktion des Feuerleitsystems und des Zielteleskops haben im
Prinzip keine Bedeutung für die Erfindung und werden daher nicht im Detail beschrieben. Das Zielteleskop
kann beispielsweise derart beschaffen sein, daß ein Kanonier fortwährend die Lage der optischen Linie der
Visiereinrichtung für das Teleskop bezüglich eines mit dem Teleskop beobachteten Ziels beurteilt. Der Kanonier
kann dann mit Hilfe eines Steuerhebels oder dgl. die beiden Servomotoren 1 und 2 durch Zuführung von
Nennsignalen geeigneter Größe zu den Zielsystemen so beeinflussen, daß die Waffe in Höhen- und Seitenrichtung
geschwenkt werden kann. Damit kann der Kanonier mit Hilfe des Zielteleskops das Ziel verfolgen und
von dem Feuerleitrechner können geeignete Vorhaltwinkel und Tangentialerhöhungswinkel berechnet werden,
ungeachtet der Tatsache, daß der Träger, beispielsweise ein Fahrzeug, auf dem das Waffensystem gelagert
ist gleichzeitig Drehbewegungen ausgesetzt ist, die beispielsweise auf das Fahren zurückzuführen sind.If the nominal speeds of the external system are equal to zero, the rotational movements of the weapon with respect to the ground come close to nuIlJeIlJe, depending on the quality of the motor system.
A conventional system usually also has a fire control system which includes at least a target telescope and a computer. The construction of the fire control system and the target telescope are in principle of no relevance to the invention and are therefore not described in detail. The target telescope can be designed, for example, in such a way that a gunner continuously assesses the position of the optical line of the sighting device for the telescope with respect to a target observed with the telescope. The gunner can then influence the two servomotors 1 and 2 with the aid of a control lever or the like by supplying nominal signals of suitable size to the target systems so that the weapon can be pivoted in vertical and lateral directions. The gunner can track the target with the aid of the target telescope and suitable lead angles and tangential increase angles can be calculated by the fire control computer, regardless of the fact that the carrier, for example a vehicle on which the weapon system is mounted, is at the same time exposed to rotary movements, for example on the Driving are due.
Zusätzlich zu den oben erwähnten Drehbewegungen der Waffe, die von den Kreiselsensoren 3 und 4 gemessen werden, ist die Information über die Vertikalrichtung, d. h. den Rollwinkel und auch den Nickwinkel der Waffe für den Feuerleitrechner er Orderlich. Diese Winkel werden von einer Vorrichtung gemessen, die schematisch in F i g. 2 dargestellt ist. Dabei stellen die in der Figur verwendeten Zeichen Winkelgeschwindigkeiten und Winkel dar, die wie folgt definiert werden:In addition to the above-mentioned rotational movements of the weapon, measured by the gyro sensors 3 and 4 is the information on the vertical direction, i.e. H. the roll angle and also the pitch angle of the Weapon for the fire control computer he ordered. These angles are measured by a device that shows schematically in Fig. 2 is shown. The symbols used in the figure represent angular velocities and angles, which are defined as follows:
Ωη Drehgeschwindigkeit der Waffe um die Elevations- oder Höhenrichtachse bezüglich des Bodens, d. h. die Drehgeschwindigkeit in Höhenrich'ung; Ωη rotational speed of the weapon about the elevation or vertical alignment axis with respect to the ground, ie the rotational speed in vertical alignment;
Ωφ Drehgeschwindigkeit der Waffe um die Seitenrichtachse, d. h. die Drehgeschwindigkeit in Seitenrichtung; Ωφ rotational speed of the weapon around the directional axis, ie the rotational speed in the lateral direction;
Ωξ Drehgeschwindigkeit der Waffe um die Laufachse, d. h. die Rollwinkelgeschwindigkeit; Ωξ speed of rotation of the weapon around the barrel axis, ie the angle of roll speed;
ml Drehstellung der Elevations- oder Höhenrichtachse um die Laufachse bezüglich der horizontalen Ebene, d. h. die Rollwinkel, und ml rotary position of the elevation or leveling axis about the running axis with respect to the horizontal plane, ie the roll angle, and
n Vertikalwinkel der Laufachse zur horizontalen Ebene, d. h. der Nickwinkel. n Vertical angle of the running axis to the horizontal plane, ie the pitch angle.
Die Vorrichtung weist einen auf der Waffe angebrachten Kreiselsensor 9 auf, der die Rollwinkelgeschwindigkeit der Waffe mißt, d. h. die Dreh- bzw. Schwenkgeschwindigkeit der Waffe um die Laufachse,The device has a gyro sensor 9 attached to the weapon, which measures the roll angle speed the weapon measures, d. H. the speed of rotation or swiveling of the weapon around the barrel axis,
und der ein zu dieser Geschwindigkeit Ωξ proportionales Ausgangssignal ausgibt. Dieses Ausgangssignal wird einer Recheneinheit 10 zugeführt, die anhand von F i g. 4 mehr im Detail beschrieben wird. Der Recheneinheit 10 werden auch von den Sensoren 3 und 4 im Stabilisierungssystem Signale zugeführt, die den Schwenkgeschwindigkeiten in Höhen- bzw. Seitenrichtung, Ωη bzw. Ωφ, entsprechen, wobei der Kreiselsensor 4 im rechten Winkel zum Waffenlauf angeordnet ist. Von der Recheneinheit 10 werden Ausgangssignale abgegeben, die ml und ή entsprechen, die ein Maß für die Rollwinkelgeschwindigkeit bzw. die Nickelwinkelgeschwindigkeit darstellen. Diese Signale werden dann Integratoren 11 bzw. 12 zugeführt, die die empfangenen Signale rhi bzw. ή integrieren. Damit liegen am Ausgang der Integratoren die Signale ml und η an. Diese Signale werden zur Recheneinheit 10 rückgekoppelt.and which outputs an output signal proportional to this speed Ωξ. This output signal is fed to a computing unit 10, which is based on FIG. 4 will be described in more detail. The arithmetic unit 10 is also fed signals from the sensors 3 and 4 in the stabilization system, which correspond to the swivel speeds in the vertical or lateral direction, Ωη or Ωφ, the gyro sensor 4 being arranged at right angles to the barrel of the weapon. The arithmetic unit 10 emits output signals which correspond to ml and ή, which represent a measure of the roll angular velocity and the nickel angular velocity, respectively. These signals are then fed to integrators 11 and 12, which integrate the received signals rhi or ή . The signals ml and η are thus present at the output of the integrators. These signals are fed back to the computing unit 10.
Durch die in F i g. 2 dargestellte Vorrichtung wird eine Beziehung zwischen den gemessenen Winkelgeschwindigkeiten (den .Ö-Signalen) und dem Roll- bzw. Nickwinkel (den ml- bzw. n-Signalen) erhalten. Damit diese Beziehung jedoch korrekt ist, ist es erforderlich, daß Integrationskonstanten für die beiden Integrationen hinzugefügt werden. Dies kann durch fortlaufende Überwachung von zwei Außenvorrichtung vorgenommen werden, die mindestens unter statischen Bedingungen die fraglichen Winkel ml und π messen können. Beispielsweise können derartige Vorrichtungen Pendel sein, die Winkelkübertrager bzw. Winkelgetriebe aufweisen. Through the in F i g. 2, a relationship is obtained between the measured angular velocities (the .Ö signals) and the roll and pitch angles (the ml and n signals, respectively). However, in order for this relationship to be correct it is necessary that constants of integration be added for the two integrations. This can be done by continuously monitoring two external devices which, at least under static conditions, can measure the angles ml and π in question. For example, such devices can be pendulums that have angular transmitters or angular gears.
F i g. 3 zeigt in Form eines Blockschaltdiagrammes eine geeignete Ausführungsform der Erfindung, die auch Einrichtungen zum Bestimmen der Integrationskonstanten aufweist. In F i g. 3 wurden für einander entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet wie in Fig.2. Ein Pendel 13 mißt den Winkel ml d. h. den Rollwinkel, und gibt ein Ausgangssignal mlp als Maß für diesen Winkel ab. Das Signal mlp wird einem der Eingänge eines Vergleichers 14 zugeführt. Der andere Eingang des Vergleichers 14 ist mti dem Ausgang des Integrators 11 verbunden. Im Vergleicher 14 wird ein Vergleich zwischen den Signalen ml und m!p durchgeführt und die Differenz wird einem Schaltkreis 15 zugeführt, der die Differenz auf einen vorbestimmten Wert begrenzt, wonach das Signal dem Eingang des Integrators 11 über einen Schaltkreis 16 zugeführt wird, in dem das Signal mit dem Signal ml von der Recheneinheit 10 auf summiert wird. Über einen Umschalter 17 am Eingang des Schaltkreises 16 kann der Arbeitsbereich reguliert werden. In der Figur ist dies symbolisch mit den Werten r, und z"2 dargestellt die gleichzeitig die Zeitkonstante darstellen, mit der der Ausgangswert zu mlp hin einschwingtF i g. 3 shows, in the form of a block circuit diagram, a suitable embodiment of the invention, which also has means for determining the constants of integration. In Fig. 3, the same reference numerals have been used for parts that correspond to one another as in FIG. A pendulum 13 measures the angle ml, ie the roll angle, and emits an output signal ml p as a measure of this angle. The signal ml p is fed to one of the inputs of a comparator 14. The other input of the comparator 14 is connected to the output of the integrator 11. A comparison between the signals ml and m! p is carried out and the difference is fed to a circuit 15 which limits the difference to a predetermined value, after which the signal is fed to the input of the integrator 11 via a circuit 16 in which the signal is summed up with the signal ml from the arithmetic unit 10 . The working range can be regulated via a changeover switch 17 at the input of the circuit 16. In the figure, this is shown symbolically with the values r 1 and z "2, which at the same time represent the time constant with which the output value swings towards ml p
Wenn das Waffensystem nicht stationär ist, d. h. wenn das Fahrzeug, auf dem die Waffe angeordnet ist, sich in Bewegung befindet so ist das Pendel auch anderen Beschleunigungen ausgesetzt als der Schwerkraft Die Winkelinformation ist daher nur im Mittel während eines langen Zeitraums genau. Da die Überwachung durch die Begrenzerschaltung 15 begrenzt wird, so daß eine maximale, wählbare Änderungsgeschwindigkeit des Integrators erhalten wird, wird es erreicht daß die unerwünschte Drift des Integrators 11 kompensiert wird, währernd die großen und konstanten Pendelfehler nur langsam den Ausgangswert des Integrators ändern. Es ist auch die Möglichkeit vorgesehen, eine Beschleunigungskorrektur einzuführen, die gegebenenfalls aus Beschleunigungen besteht von denen ein Außensystem berechnet, daß das Pendel ihnen ausgesetzt sein wird. In der Figur ist dies mit einem dritten Eingangssignal Acccorr für den Vergleicher 14 dargestellt. Durch die Einführung der beiden v-Werte von verschiedener Größe, Γι und Vi, kann der kleinere Wert η für ein schnelleres Einschwingen des Ausgangswerts des Integrators verwendet werden, bevor die Kreiselsensoren in Gang kommen bzw. in Gang gebracht wurden. Es ist auch zweckmäßig, den Schalter 17 mit dem kleineren r-Wert.If the weapon system is not stationary, ie if the vehicle on which the weapon is arranged is in motion, the pendulum is also exposed to accelerations other than gravity. The angle information is therefore accurate only on average over a long period of time. Since the monitoring is limited by the limiter circuit 15 so that a maximum, selectable rate of change of the integrator is obtained, it is achieved that the undesired drift of the integrator 11 is compensated, while the large and constant oscillation errors change the output value of the integrator only slowly. There is also the possibility of introducing an acceleration correction which, if necessary, consists of accelerations which an external system calculates that the pendulum will be exposed to them. This is shown in the figure with a third input signal Acccorr for the comparator 14. By introducing the two v values of different magnitudes, Γι and Vi, the smaller value η can be used for a faster settling of the output value of the integrator before the gyro sensors start or have been started. It is also appropriate to use the switch 17 with the smaller r value.
nämlich v\ zu verbinden, wenn das Fahrzeug stillsteht.namely to connect v \ when the vehicle is stationary.
In gleicher Weise wie oben beschrieben wurde, sind Einrichtungen für das Bestimmen der Integrationskonsante des Integrators 12 erforderlich. Die Vorrichtung weist daher ein Pendel 18 auf, das den vorliegenden Nickwinkel mißt. Da die Schwenkachse auch des Pendels bezüglich der Waffe befestigt ist und parallel zur Höhenachse verläuft, mißt das Pendel jedoch nicht den Winkel n, sondern den Winkel nl, d. h. den Winkel in einer Ebene im rechten Winkel zur Höhenachse, zwisehen der Laufachse und der horizontalen Ebene. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Winkel, wie im Falle des Winkels n, klein, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist. Damit kann der gemessene Winkel nlr mit ausreichender Genauigkeit durch Multiplikation mit cos ml in np übertragen werden. Das Ausgangssignal vom Pendel 18 wird daher einem Schaltkreis 19 zugeführt, dessen Ausgangssignal aus dem Signal nlp · cos ml besteht. Dieses Signal wird danach, analog zum oben Gesagten, dem Eingang eines Vergleichers 20 zugeführt, um es mit dem n-Signal am Ausgang des Integrators 12 zu vergleichen. Die Differenz wird einem Schaltkreis 21 zugeführt, der die Differenz auf einen vorbestimmten Wert beschränkt, wonach das Signal dem Eingang des Integrators 12 über einen Schaltkreis 22 zugeführt wird, in dem das Signal auf das von der Recheneinheit 10 erhaltene jj-Signai aufsummiert wird. Durch einen Umschalter 23 am Eingang des Schaltkreises 22 kann der Arbeitsbereich geregelt werden. Die verwendeten Zeitkonstanten r3 und Γ4 müssen nicht unbedingt gleich sein wie die beim mMntegrator.In the same way as was described above, facilities for determining the integration constant of the integrator 12 are required. The device therefore has a pendulum 18 which measures the present pitch angle. Since the pivot axis of the pendulum is also attached to the weapon and runs parallel to the height axis, the pendulum does not measure the angle n, but the angle nl, i.e. the angle in a plane at right angles to the height axis, between the barrel axis and the horizontal plane . In the illustrated embodiment, the angle, as in the case of the angle n, is small when the vehicle is in motion. This means that the measured angle nl r can be transferred to n p with sufficient accuracy by multiplying it by cos ml. The output signal from the pendulum 18 is therefore fed to a circuit 19, the output signal of which consists of the signal nl p · cos ml . This signal is then fed to the input of a comparator 20, analogously to what has been said above, in order to compare it with the n-signal at the output of the integrator 12. The difference is fed to a circuit 21 which limits the difference to a predetermined value, after which the signal is fed to the input of the integrator 12 via a circuit 22 in which the signal is added to the jj signal received from the arithmetic unit 10. The working range can be regulated by a changeover switch 23 at the input of the circuit 22. The time constants r 3 and Γ4 used do not necessarily have to be the same as those for the m integrator.
Anhand von Fig.4 wird nun die Recheneinheit 10 näher beschrieben. Die Ωφ- und .^-Signale am Eingang der Recheneinheit stellen die Schwenkgeschwindigkeit der Waffe in Seiten- bzw. Höhenrichtung dar. die senkrecht zueinander verlaufen. Diese Signale werden mittels eines Funktionsgebers 24 in Komponenten in einem neuen zweiten Koordinatensystem übertragen, das bezüglich des ersten Koordinatensystems um den Winkel ml gedreht ist Dies ist in der Figur durch die Signale sin ml und cos ml dargestellt die dem Funktionsgeber 24 zugeführt werden. Die Komponenten im zweiten Koordinatensystem sind mit Ω7 und J2, gekennzeichnet. Die zuletzt genannte Komponente stellt dann direkt den Wert π dar. Die zuerst genannte Komponente wird mit-The computing unit 10 will now be described in more detail with reference to FIG. The Ωφ and. ^ Signals at the input of the arithmetic unit represent the swivel speed of the weapon in the lateral or vertical direction, which run perpendicular to one another. These signals are transmitted by means of a function generator 24 in components in a new second coordinate system which is rotated by the angle ml with respect to the first coordinate system. This is shown in the figure by the signals sin ml and cos ml which are fed to the function generator 24. The components in the second coordinate system are marked with Ω7 and J2. The last-mentioned component then directly represents the value π . The first-mentioned component is
tels eines Multiplizierers 25 mit tan π multipliziert wobei im Falle des dargestellten Ausführungsbeispiels tan π «λ ist Das Ausgangssignal des Multiplizierers wird danach in einem Schaltkreis 26 dem Eingangssignal Ωξ, der Rollgeschwindigkeit aufaddiert, und es ergibt sich das Ausgangssignal riil. means of a multiplier 25 with tan π multiplied wherein in the case of the embodiment shown tan π "λ is the output of the multiplier is then added up in a circuit 26 the input signal Ωξ, roll rate, and it results in the output signal riil.
Kurz zusammengefaßt wird das folgende Gleichungssystem durch die Recheneinheit 10 realisiert: Briefly summarized, the following system of equations is implemented by the arithmetic unit 10:
rhi =Ωξ-{Ωψ ■ cos ml - Ωη ■ sin ml)tan π
π =Ωφ - sin ml+Ωη ■ cos ml rhi = Ωξ- {Ωψ ■ cos ml - Ωη ■ sin ml) tan π
π = Ωφ - sin ml + Ωη ■ cos ml
Oben ist lediglich ein Beispiel des Gleichungssystems angegeben, das mit Hilfe der Recheneinheit 10 realisiertOnly one example of the equation system that is implemented with the aid of the arithmetic unit 10 is given above
werden kann. In Abhängigkeit davon, ob die Integratoren 11 und 12 m/bzw. η oder m bzw. n/oder Kombinationen zwischen beiden integrieren, können vier Varianten des Gleichungssystems verwendet werden. Der Winkel m kennzeichnet dann die Neigung der Radachse bzw. Zapfenachse in einer senkrechten Ebene. Darüber hinaus können die Pendel 13 und 18 durch Beschleunigungsmesser ersetzt werden, die die Winkel in der senkrechten Ebene und nicht schräge Winkel messen. Diese Wahl beeinflußt auch die Wahl der bestimmten Form der Gleichungen. Im oben angegebenen Beispiel des Gleichungssystems wird jedoch nur die für die Pendelfunktionen am besten geeignete Form erläutert.can be. Depending on whether the integrators 11 and 12 m / or. Integrating η or m or n / or combinations between the two, four variants of the equation system can be used. The angle m then characterizes the inclination of the wheel axis or pin axis in a vertical plane. In addition, the pendulums 13 and 18 can be replaced with accelerometers which measure angles in the vertical plane and not oblique angles. This choice also affects the choice of the particular form of the equations. In the example of the system of equations given above, however, only the most suitable form for the pendulum functions is explained.
In F i g. 5 ist eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung beschrieben. Auch in diesem Fall ist die Vorrichtung bezüglich eines stabilisierten Waffensystems beschrieben, das dem oben beschriebenen ähnlich ist. In diesem Fall wird jedoch die Visierlinie des in dem System eingeschlossenen Zielteleskops im wesentlichen derart stabilisiert, daß die die beiden Winkelgeschwindigkeiten messenden Kreiselsensoren mechanisch eng mit den optischen Einrichtungen, in der Regel ein Spiegel oder ein Prisma, zur Richtungsbestimmung in der Visiereinrichtung verbunden sind. Die Waffe wird dann durch die stabilisierte Visiereinrichtung in herkömmlicher Weise gesteuert. Auch in diesem Falle wird die Information bezüglich der Vertikalrichtung benötigt, d. h. der Roll- und Nickwinkel der Waffe, ml bzw n. Daher ist auch ein dritter Kreiselsensor vorgesehen, der die Rollwinkelgeschwindigkeit Ωξ der Waffe mißt. Die Kreiselsensoren auf der Visiereinrichtung können natürlich auch etwas anders angeordnet werden, aber es ist kennzeichnend, daß sie die Winkelgeschwindigkeit der Visierlinie messen. Darüber hinaus ist es für das System kennzeichnend, daß die Visierlinie des Zielteleskops und der Waffenlauf in der Regel nicht parallel verlaufen, sondern durch zwei Winkel voneinander getrennt sind, die sogenannten Vorhaltewinkel, von denen der eine in Seitenrichtung und der andere in Höhenrichtung in der Figur mit ocdi bzw. Ad gekennzeichnet ist.In Fig. 5 another embodiment of the device is described. In this case too, the device is described in terms of a stabilized weapon system similar to that described above. In this case, however, the line of sight of the target telescope included in the system is essentially stabilized in such a way that the gyro sensors measuring the two angular velocities are mechanically closely connected to the optical devices, usually a mirror or a prism, for determining the direction in the sighting device. The weapon is then controlled in a conventional manner by the stabilized sighting device. In this case, too, the information relating to the vertical direction is required, ie the roll and pitch angles of the weapon, ml or n. Therefore, a third gyro sensor is also provided, which measures the roll angular velocity Ωξ of the weapon. The gyro sensors on the sighting device can of course also be arranged somewhat differently, but it is characteristic that they measure the angular velocity of the sighting line. In addition, it is characteristic of the system that the line of sight of the target telescope and the gun barrel are not usually parallel, but are separated from each other by two angles, the so-called lead angles, of which one in the lateral direction and the other in the vertical direction in the figure marked with ocdi or Ad .
Wie aus Fig.5 zu ersehen ist. weist die Erfindung einen Kreiselsensor 26 zum Messen der Winkelgeschwindigkeit Ωψ der Visierlinie in seitlicher und einen Kreiselsensor 27 zum Messen der Winkelgeschwindigkeit Ω?/ der Visierlinie in senkrechter Richtung auf. Eine angenommene Drehgeschwindigkeit Ωξ' in Richtung der Visierlinie liegt am Ausgang eines Verstärkers 28 an. Die von dem Kreiselsensor 26 und dem Verstärker 28 ausgegebenen Signale werden einem Funktionsgeber 29 zugeführt, in dem die Signale in ein neues Koordinatensystem überführt werden, das gegenüber dem Koordinatensystem des Waffenlaufs um den Winkel Ad gedreht ist. In einem ersten Differentiationsschaltkreis 30 wird die Ableitung von Ad gebildet, die in einem Schaltkreis 31 mit dem von dem Kreiselsensor 27 ausgegebenen Geschwindigkeitssignal Qr/ aufsummiert wird. Das so erhaltene Signal wird einem der Eingänge eines weiteren Funktionsgebers 32 zugeführt Dem anderen Eingang des Funktionsgebers 32 wird das Ωξ '-Signal vom Funktionsgeber 29 zugeführt Im Funktionsgeber 32 werden die Signale in ein weiteres Koordinatensystem überführt, das gegenüber dem Koordinatensystem des Waffenlaufs um den Winkel aai gedreht ist Das am Ausgang des Funktionsgebers 32 auftretende J2/-Signal muß nun der Rollwinkelgeschwindigkeit Ωξ entsprechen, die von dem Kreiselsensor 33 gemessen wurde, der auf der Waffe angeordnet ist und die Winkelgeschwindigkeit in Rollrichtung mißt. In einem Schaltkreis 34 wird die Differenz zwischen diesen beiden Signalen gebildet, wonach das Differenzsignal dem Eingang des Verstärkers 28 zugeführt wird. Der Verstärker 28 ist so gestaltet, daß er mindestens eine Integration ausführt, und er weist eine Verstärkung auf, die einen bestimmten Wert überschreitet, bei dem das über den geschlossenen Schaltkreis dem Verstärker zugeführte Eingangssignal klein und die Differenz zwischen dem berechneten und dem gemessenen Wert der RollwinkelgeschwindigkeitAs can be seen from Fig.5. the invention has a gyro sensor 26 for measuring the angular velocity Ωψ of the line of sight in the lateral direction and a gyro sensor 27 for measuring the angular velocity Ω? / of the line of sight in the vertical direction. An assumed rotational speed Ωξ ' in the direction of the line of sight is present at the output of an amplifier 28. The signals output by the gyro sensor 26 and the amplifier 28 are fed to a function generator 29, in which the signals are transferred to a new coordinate system which is rotated by the angle Ad with respect to the coordinate system of the gun barrel. In a first differentiation circuit 30, the derivative of A d is formed, which is summed up in a circuit 31 with the speed signal Qr / output by the gyro sensor 27. The signal obtained in this way is fed to one of the inputs of a further function generator 32 The other input of the function generator 32 receives the Ωξ 'signal from the function generator 29 aai is rotated The J2 / signal appearing at the output of the function generator 32 must now correspond to the roll angular velocity Ωξ , which was measured by the gyro sensor 33, which is arranged on the weapon and measures the angular velocity in the rolling direction. The difference between these two signals is formed in a circuit 34, after which the difference signal is fed to the input of the amplifier 28. The amplifier 28 is designed to perform at least one integration, and it has a gain that exceeds a certain value at which the input signal supplied to the amplifier via the closed circuit is small and the difference between the calculated and the measured value of the Roll angular velocity
ίο Ωξ vernachlässigbar ist. Darüber hinaus weist die Vorrichtung eine zweite Differentiationsschaltung 35 auf, die die Ableitung des Winkels Xd\ des Funktionsgebers bildet. Die so erhaltene Ableitung adi wird in einem Schaltkreis 36 dem von dem Funktionsgeber 29 erhaltenen Ωφ Signal aufsummiert, wonach das Ausgangssignal der Recheneinheit 10 zugeführt wird, analog zur Ausführungsform nach F i g. 3. Die so erhaltenen Drehgeschwindigkeitssignale Ωφ, Ωη und Ωξ sind identisch zu den entsprechenden Signalen in Fig.3, d. h. den Signa-ίο Ωξ is negligible. In addition, the device has a second differentiation circuit 35 which forms the derivative of the angle Xd \ of the function generator. The derivative adi obtained in this way is added to the Ωφ signal received from the function generator 29 in a circuit 36, after which the output signal is fed to the arithmetic unit 10, analogously to the embodiment according to FIG. 3. The rotational speed signals Ωφ, Ωη and Ωξ obtained in this way are identical to the corresponding signals in Fig. 3, ie the signals
len, die erhalten worden wären, wenn die auf der Visiereinrichtung angeordneten Kreiselsensoren auf der Waffe angeordnet wären. Die Signale können damit der Recheneinheit 10 zugeführt werden, und die folgende Vorrichtung zum Berechnen der gewünschten Winkel /n/und n, d. h. des Roll- und Nickwinkels der Waffe, sind identisch mit der Vorrichtung nach F i g. 3.len that would have been obtained if the gyro sensors arranged on the sighting device were arranged on the weapon. The signals can thus be fed to the computing unit 10, and the following device for calculating the desired angles / n / and n, ie the roll and pitch angles of the weapon, are identical to the device according to FIG. 3.
Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings
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